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入力情報処理装置、入力情報処理方法、入力情報処理プログラムおよびこれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Patent code P08P006003
Posted date 2008年8月22日
Application number 特願2007-027230
Publication number 特開2008-192004
Patent number 特許第4934813号
Date of filing 平成19年2月6日(2007.2.6)
Date of publication of application 平成20年8月21日(2008.8.21)
Date of registration 平成24年3月2日(2012.3.2)
Inventor
  • 辻 敏夫
  • 市座 智之
  • 白石 大樹
  • 杉山 利明
  • 島 圭介
Applicant
  • 国立大学法人広島大学
Title 入力情報処理装置、入力情報処理方法、入力情報処理プログラムおよびこれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
Abstract 【課題】簡易な構成で、ユーザの身体運動成分および筋活動成分を利用可能な入力情報処理装置を提供する。
【解決手段】入力情報処理装置1は、ユーザに装着された加速度センサ2によって測定された信号を、加速度信号および筋音信号に分離する信号分離部3と、前記加速度信号および前記筋音信号に基づいて、ユーザの操作対象の動作を制御する制御部4とを備える。
【選択図】図1
Outline of related art and contending technology


近年、高齢者や障害者が増加傾向にあり、機器を用いた人間支援に関する研究が数多く行われている。このような人間支援のための機器としては、例えば、体肢を切断した障害者が用いる動力義肢や、ジェスチャを用いてユーザの操作対象の動作を制御する制御装置等が挙げられる。



体肢を切断した障害者の動力義肢の制御手段として、あるいは、ほとんど身動きができない重度障害者の外部環境への伝達手段として、生体信号の一種である筋電位(EMG)信号の利用が数多く試みられている。EMG信号は、人の筋収縮レベルに応じて発生する信号であり、動作や力、運動の柔らかさ等の有益な情報を数多く含んでいる。そのため、動力義肢の動作制御にEMG信号を用いることにより、より自然な感覚で動力義肢の動作を制御することが可能である。



また、ジェスチャを用いてユーザの操作対象の動作を制御する制御装置では、ジェスチャの種類を識別するために、従来から磁気センサや加速度センサ等を用いてユーザの身体運動成分を取得する技術が数多く提案されている。また、ジェスチャの種類を識別するために、ユーザの身体運動成分以外の成分を用いる技術も提案されている。例えば、特許文献1には、ジェスチャを作り出す筋肉運動を表す時間進展信号から、ユーザが行ったジェスチャを決定する技術が開示されている。



また、前腕部および上腕部を有する義手型装置の動作制御や、ユーザが行ったジェスチャの種類の識別には、筋の電気活動を表すEMG信号と、ユーザの上肢の身体運動成分とを両方用いる技術も提案されている。このように、ユーザの筋活動成分と、身体運動成分とを両方用いることにより、上記義手型装置では動作を自由に制御することが可能となり、上記ジェスチャの識別では力の利用も識別することが可能となる。
【特許文献1】
特開2004-157994号(平成16年6月3日公開)
【特許文献2】
特開2002-366927号(平成14年12月20日公開)
【非特許文献1】
T.Tsuji, O.Fukuda, H.Ichinobe and M.Kaneko:“A Log-Linearized Gaussian Mixture Network and Its Application to EEG Pattern Classification”IEEE Transactions on Systems, Man, and CyberneticsPart C, vol. 29, no.1, pp.60-72, 1999

Field of industrial application


本発明は、簡易な構成で、ユーザの身体運動成分および筋活動成分を利用可能な入力情報処理装置、入力情報処理方法、入力情報処理プログラムおよびこれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。

Scope of claims 【請求項1】
ユーザの腕に装着された加速度センサによって測定された信号を、加速度信号および筋音信号に分離する信号分離部と、
前記加速度信号および前記筋音信号に基づいて、ユーザの操作対象の動作を制御する制御部とを備え
前記操作対象は、前腕部および上腕部を有する義手型機器であり、
前記制御部は、
前記加速度信号から、前記義手型機器の手先の移動方向および移動距離を推定する手先移動変位推定部と、
前記筋音信号から、前記義手型機器の手先の動作を推定する手先動作推定部と、
前記手先移動変位推定部によって推定された前記義手型機器の手先の移動方向および移動距離に基づいて、前記上腕部の駆動を制御する上腕制御部と、
前記手先動作推定部によって推定された前記義手型機器の手先の動作に基づいて、前記前腕部の駆動を制御する前腕制御部とを備えることを特徴とする入力情報処理装置。

【請求項2】
前記手先動作推定部は、
前記筋音信号から特徴パターンベクトルを算出する特徴パターンベクトル算出部と、
前記特徴パターンベクトルからニューラルネットを用いて、前記義手型機器の手先の動作を識別する手先動作識別部とを備えることを特徴とする請求項に記載の入力情報処理装置。

【請求項3】
前記手先動作推定部は、さらに、前記筋音信号から前記義手型機器の手先の動作を発生させるタイミングを推定するタイミング推定部を備えることを特徴とする請求項に記載の入力情報処理装置。

【請求項4】
前記手先動作識別部は、前記義手型機器の手先の動作の誤識別を防止するための誤識別防止部を備えることを特徴とする請求項またはに記載の入力情報処理装置。

【請求項5】
ユーザの腕に装着された加速度センサによって測定された信号を、加速度信号および筋音信号に分離する信号分離部と、
前記加速度信号および前記筋音信号に基づいて、ユーザの操作対象の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記加速度信号から、ユーザのジェスチャの種類を識別するジェスチャ推定部と、
前記筋音信号から、ユーザの筋収縮レベルを推定する筋収縮レベル推定部と、
ジェスチャと、筋収縮レベルと、ユーザの操作対象の動作とを対応付けた動作テーブルを記憶している記憶部から、前記ジェスチャ識別部によって識別される前記ジェスチャおよび前記筋収縮レベル推定部によって推定される前記筋収縮レベルに対応するユーザの操作対象の動作を読み出す動作決定部と、
前記動作決定部によって決定される前記ユーザの操作対象の動作に基づいて、前記操作対象の動作を制御する動作制御部とを備え
前記操作対象は、表示装置に表示された画像の動作を含むことを特徴とする入力情報処理装置。

【請求項6】
前記ジェスチャ推定部は、
前記加速度信号から識別パターンベクトルを算出する識別パターンベクトル算出部と、
前記識別パターンベクトルからニューラルネットを用いて、ユーザのジェスチャを識別するジェスチャ識別部とを備えることを特徴とする請求項に記載の入力情報処理装置。

【請求項7】
人体の腕に装着された加速度センサによって測定された信号を、加速度信号および筋音信号に分離する信号分離工程と、
前記加速度信号および前記筋音信号に基づいて、ユーザの操作対象の動作を制御する制御工程と含み、
前記操作対象は、前腕部および上腕部を有する義手型機器であり、
前記制御工程は、
前記加速度信号から、前記義手型機器の手先の移動方向および移動距離を推定する手先移動変位推定工程と、
前記筋音信号から、前記義手型機器の手先の動作を推定する手先動作推定工程と、
前記手先移動変位推定工程によって推定された前記義手型機器の手先の移動方向および移動距離に基づいて、前記上腕部の駆動を制御する上腕制御工程と、
前記手先動作推定工程によって推定された前記義手型機器の手先の動作に基づいて、前記前腕部の駆動を制御する前腕制御工程とを備えることを特徴とする入力情報処理方法。

【請求項8】
ユーザの腕に装着された加速度センサによって測定された信号を、加速度信号および筋音信号に分離する信号分離工程と、
前記加速度信号および前記筋音信号に基づいて、ユーザの操作対象の動作を制御する制御工程とを備え、
前記制御工程は、
前記加速度信号から、ユーザのジェスチャの種類を識別するジェスチャ識別工程と、
前記筋音信号から、ユーザの筋収縮レベルを推定する筋収縮レベル推定工程と、
ジェスチャと、筋収縮レベルと、ユーザの操作対象の動作とを対応付けた動作テーブルを記憶している記憶部から、前記ジェスチャ識別工程によって識別される前記ジェスチャおよび前記筋収縮レベル推定工程によって推定される前記筋収縮レベルに対応するユーザの操作対象の動作を読み出す動作決定工程と、
前記動作決定工程によって決定される前記ユーザの操作対象の動作に基づいて、前記操作対象の動作を制御する動作制御工程とを備え、
前記操作対象は、表示装置に表示された画像の動作を含むことを特徴とする入力情報処理方法。

【請求項9】
請求項1~のいずれか1項に記載の入力情報処理装置の前記各部としてコンピュータを機能させるための入力情報処理プログラム。

【請求項10】
請求項9に記載の入力情報処理装置の入力情報処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2007027230thum.jpg
State of application right 登録


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